低压开关绝缘隔离挡板的研发与应用

2018-07-04朱爱林吴爱军陈华霖

电力与能源 2018年3期

宁磊，朱爱林，吴爱军，陈华霖，潘伟

(国网上海市电力公司松江供电公司，上海 201600)

在低压配电作业中，根据需要会对箱式变电站、低压分支箱内的电缆采取拆卸、维护、安装等操作。该过程中，由于柜内可操作空间有限，作业人员很难时刻与带电部分保持规定的距离，为保证安全，可将邻近仓位停电，但该处理方法扩大了停电范围，给用户造成了不便。另外，低压开关跳闸试送电时，由于人体与开关距离很近，如有短路故障，再遇上开关消弧装置不良，会有弧光蹿出，造成人身安全事故。

为解决这些问题，可采用绝缘装置，将检修仓与邻近正常回路隔离，保证供电可靠性与检修作业的安全。现有的辅助绝缘工具简单分为简易挡板和绝缘布两类。绝缘布的绝缘效果良好，但安装流程较为复杂，延长了作业时间，而且价格较高。绝缘挡板集合了两者的优势，可以有效且便宜地将操作点与附近带电部位隔离。

根据《低压安全工作规程》和《低压电缆线路检修作业指导书》[1-2]的要求，参与低压配电作业的工作人员，应采取必要措施与作业点周围的带电体保持安全距离。绝缘挡板在设计、制作和试验中必须符合安全操作要求，保证足够的机械强度和稳定的绝缘性能，同时具备现场操作的灵活性和安装方便性。

1 绝缘挡板的设计

1.1 绝缘材料的选择

选择产品材料，应考虑实际工况，满足相关的电气性能和机械性能，还需考虑重量、防水性和耐老化性。结合工程使用的经验并与各种常用材料比较，见图1。由此确定绝缘挡板采用一种名为聚甲基丙烯酸甲酯(以下简称PMMA)的有机玻璃，其是一种开发较早的重要热塑性塑料，具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性，以及易加工的特点。常见的厚度分为10、5 mm和3 mm三种类型，耐压值分别对应为110、35 、10 kV。本项目采用5 mm厚度的材料进行加工。

1.2 绝缘挡板的设计

本研究中使用的绝缘挡板有针对性，主要应用于箱变柜或分支箱中(图2为常见分支箱)。将绝缘挡板的外轮廓设计成长方体形状，与带电部位低压开关相契合。同时考虑开关实际宽度变化的可能性，将横向挡板设计成可抽拉式，满足不同工况的使用需求。

图2 分支箱内部结构

1.2.1绝缘挡板尺寸设计

绝缘挡板由隔离挡板，操作持杆和螺纹连接三部分组成，基本结构见图3。挡板的主要参数有深度H、宽度W。这两个数据均由箱变内开关的尺寸决定，经实地测量并与实物的反复比对，将挡板的深度H设定为155 mm，宽度W设定为131 mm。操作持杆者要为主作业人员提供足够的空间，要求决定杆长不能过短。实际作业的持续时间在60 min以上，需要考虑持杆人的承受能力，重量要有一定限制，因此持杆不能过长。综合考虑各种因素，将持杆的长度设定为525 mm。

在螺纹连接处，应考虑拧紧状态下，有足够的摩擦力，保证工作时不脱扣，满足实际操作需求。

图3 绝缘挡板的基本结构

1.2.2绝缘挡板的伸缩设计

考虑到实际情况比较复杂，如图2和图4( b)所示的开关型号不同，大小也有差别，此时固定的矩形宽度不能够满足所有工况的需求，将立方体整体分解为两块挡板的组合形式(见图3)，位置2与5为两块挡板的连接处。该位置可根据开关的实际大小而伸缩。图4为绝缘挡板使用方式。

图4 绝缘挡板的成品与使用

1.2.3电气试验、机械试验

根据《国家电网公司电力安全工作规程》[3]规定，配电作业的绝缘遮蔽工具必须满足绝缘强度和机械强度的要求，因此需要对绝缘挡板的机械性能和电气性能进行试验。经检验机构检验，结果表明使用PMMA制成的绝缘挡板符合低压配电作业的安全要求。

2 绝缘挡板的应用

为了检验绝缘板的挡使用性能，成品试验合格后，在牛车泾3号箱变站的抢修中，进行了试用。抢修前期做绝缘防护，由于该箱变站中开关间距较小，若采用绝缘布包裹，则耗费时间较长，

绝缘挡板只需将两块挡板调至适当宽度，罩在需要隔离的开关上即可。抢修中发现拆、装电缆的效率明显提高，缩小了停电范围，减少了停电时长，得到居民的一致好评。

绝缘挡板的使用避免了因保障作业安全而停役邻近电缆的情况。箱式变电站或电缆分支箱通常以1进4出或1进6出线路为主，平均抢修作业时间为2.5 h，若因抢修一路出线而停役箱内所有电缆，将会减少供电量约1.5 MWh，若采用绝缘挡板作为绝缘防护，可只将故障回路停电，确保正常电缆供电，避免该供电量的损失。

(1)

式中Q——年度多供电量；P——一条电缆供电量；t——抢修作业时长；M——避免停电电缆总数量；N——年度抢修总次数。

以2017年为例，全年低压电缆抢修数量达394起，若使用绝缘挡板来降低非检修电缆的停电数量，由式(1)计算，可多供电约59.1万kWh，直接经济效益达人民币36万余元。该绝缘挡板的制作加工费约为0.1万元，如果批量生产，制作成本会更低，这与全年多供电量带来的经济效益与社会效益相比，从投入与产出来看，其性价比显然是相当高的。